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第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
第十四章 内能
知1－讲
感悟新知
一、项目提出
1. 热机 人们获得动力的重要机械。
2. 生活中常见的热机
知识拓展
斯特林发动机是一种外燃式发动机，理论效率高，但应用较少。
知1－讲
感悟新知
种类 主要应用
蒸汽机 主要应用于工业生产和某些特定的交通工具
内燃机 包括汽油机和柴油机。广泛应用于汽车、摩托车、拖拉机、发电机等
汽轮机 主要用于发电机和大型工业设备
喷气发动机 主要用于飞机、火箭等
知1－讲
感悟新知
深度思考现代新能源汽车中作为动力源的电机是不是热机？
深度理解
不是热机，新能源汽车中作为动力源的电机是利用电能来做功，不是利用内能来做功。
知1－讲
感悟新知
3. 热机的工作原理
为探究热机工作原理，同学们先进行了下面的实验。如图1 所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间。
知1－讲
感悟新知
探究思考
(1)可以观察到的实验现象是什么？
(2)由此可得实验结论是什么？
橡胶塞飞出；试管口有白雾产生。
气体膨胀对外做功，内能减小。
知1－讲
感悟新知
(3)实验过程中，能量是如何转化的？
酒精燃烧时将化学能转化为内能,通过热传递将一部分内能转移给水,水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多, 对橡胶塞的压力越来越大,最后水蒸气对橡胶塞做功,将内能转化为机械能。
知1－讲
感悟新知
(4)此实验虽然简单，却基本展示了_______( 填“蒸汽机”“汽油机”或“柴油机”) 的工作原理；人们发现利用内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械：_______ 。
蒸汽机
热机
知1－讲
感悟新知
4. 热机工作过程中能量转化
燃料的化学能→内能→机械能
知2－讲
感悟新知
二、项目分析
1. 内燃机与外燃机
热机种类 内燃机 外燃机
举例 汽油机 蒸汽机
热源 汽油燃烧 燃料燃烧
工作物质 汽油和空气的混合物 水蒸气
不同点 在封闭缸体内燃烧燃料在封闭缸体外燃烧燃料 能量转化 燃料的化学能→内能→机械能
知2－讲
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2. 制作简易热机模型
方案1：制作采用燃烧燃料加热水产生蒸汽(或直接加热空气)来做功的外燃机。
方案2：制作在封闭缸体内燃烧燃料来做功的内燃机。
知2－讲
感悟新知
深度思考同学们，在制作简易热机模型时，你认为上面哪种方案更安全，材料也相对易得。
深度理解
方案1 更安全，材料也相对易得。
知3－讲
感悟新知
三、项目实施
制作一个简易的汽轮机模型
(1)制作材料：一个空易拉罐、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、一台小风扇、一个酒精灯。
知3－讲
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(2)制作步骤：
A. 向易拉罐内部注入大约半罐水；
B. 将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封；
C. 如图2 所示，将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶；
D. 点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽
喷出时，扇叶就转动起来。
知3－讲
感悟新知
安全警示
制作简易热机模型时会遇到高温蒸汽、锋利的物体等，要注意安全。
知4－讲
感悟新知
四、展示交流
1. 成果展示
如图3 是小明制作的简易“蒸汽船”模型。将盛有一定量水的铜制容器安装在“船体”上,
用蜡烛对铜制容器底部加热,一段
时间后会向右喷蒸汽“, 蒸汽船”
就向左行驶。
知4－讲
感悟新知
展示要求
(1)展示自己的热机模型，看看谁的模型制作精细、运行顺畅，更有创意。
(2)交流你的热机模型的工作原理以及制作过程中的难点和心得体会，想一想在哪些方面还可以做得更好。
知4－讲
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2. 交流评价
(1)蜡烛对铜制容器底部加热导致容器内水温升高，这是通过什么的方式改变水的内能？
(2)当铜管向右喷蒸汽时，“蒸汽船”向左运动，这个过程的能量是如何转化的？这与汽油机的哪个冲程相同？
热传递。
内能转化为机械能；与汽油机的做功冲程相同。
知4－讲
感悟新知
(3)当铜管向右喷蒸汽时，“蒸汽船”获得喷出的蒸汽对其向左的推力，这说明了 __________________。
力的作用是相互的
跨学科实践：制作简易热机模型
热机工作过程中能量转化：燃料的化学能→内能→机械能
谢谢！同学们再见！

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